评估用于快速分析澳大利亚东南部土壤的低成本便携式近红外传感器

摘要：

近红外光谱已被提议作为一种快速且具有成本效益的土壤分析方法。在350—2500 nm波长范围内工作的全范围可见近红外（Vis-NIR）光谱仪通常用于研究目的，但现在近红外范围有限的微型化光谱仪已经问世。这项研究旨在比较不同尺寸和波长范围的近红外反射（NIR）仪器在预测土壤特性方面的准确性。土壤样本取自新南威尔士州南部和维多利亚州北部，包括Chromosols、Dermosols、Kandosols和Sodosols。该数据集总共包含来自顶部1米的392个土壤样本。该研究比较了两台研究级可见-近红外光谱仪（350—2500 nm）和两台波长有限的微型化近红外光谱仪（NeoSpectra在1250—2500 nm下运行，NirvaScan在900—1700纳米处运行）。Cubist 回归树和偏最小二乘回归 (PLSR) 用于构建校准模型。结果表明，两种建模程序对于估算土壤特性都是可靠的。Cubist 模型对所有四种仪器所研究的十种土壤特性给出了更高的验证 r2 值。基于Cubist模型，在预测粘土、沙子、总碳、CEC、pH、可交换的镁和钙（r2：0.43—0.81）中发现了令人鼓舞的结果。结果也可与所有仪器的已发表研究相媲美。正如预期的那样，研究级光谱仪提供了最佳的预测精度（r2：0.56—0.81）。NeoSpectra的结果在预测土壤pH值、CEC和可交换的钙和镁（r2 > 0.63—0.78）方面提供了与可见近红外光谱仪相当的精度。NeoSpectra对总碳、沙子和粘土的预测略不准确。尽管NirvaScan显示出最低的精度，但它仍然可以以合理的精度用于预测土壤质地和总碳（r2粘土：0.73；沙子：0.63；总碳：0.73）。这项研究表明，波长范围缩小的微型光谱仪有可能成为更便宜的土壤分析仪器。